地鐵區(qū)間隧道下穿鐵路分析

白文舉

摘 要：通過(guò)對(duì)城市地鐵區(qū)間隧道下穿鐵路設(shè)計(jì)，利用數(shù)值模擬手段對(duì)盾構(gòu)施工引起的上部鐵路路基位移變形進(jìn)行預(yù)判，根據(jù)預(yù)判值調(diào)整及優(yōu)化設(shè)計(jì)，并針對(duì)盾構(gòu)施工提出合理的施工措施和建議。

關(guān)鍵詞：地鐵；區(qū)間隧道；鐵路路基

中圖分類(lèi)號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）20-0071-02

Abstract： Through the design of the underpass railway in urban subway tunnel， the displacement and deformation of the upper railway roadbed caused by shield tunneling are forecast by numerical simulation method， and the adjustment and optimization design are carried out according to the preset value. Thus， the paper puts forward reasonable construction measures and suggestions for shield construction.

Keywords： subway； interval tunnel； railway subgrade

隨著地鐵建設(shè)的快速發(fā)展，不可避免地和城市建筑物、橋梁、河道、市政綜合管廊、鐵路等出現(xiàn)近距離交叉建設(shè)的情況，在這種情況下，如何保障既有結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)營(yíng)，又保證新建結(jié)構(gòu)的順利實(shí)施是需要研究的重要課題。本文對(duì)地鐵盾構(gòu)隧道下穿國(guó)鐵客運(yùn)專(zhuān)線這一工程實(shí)例，通過(guò)有限元分析計(jì)算，預(yù)判盾構(gòu)隧道施工的影響。

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程概況

地鐵區(qū)間隧道下穿高速鐵路客運(yùn)專(zhuān)線，下穿范圍內(nèi)鐵路基礎(chǔ)為選噴樁和直徑400mm的預(yù)應(yīng)力管樁，區(qū)間下穿部分盾構(gòu)隧道與鐵路樁基最小距離約4m。地鐵盾構(gòu)隧道采用直徑6m預(yù)制管片，管片厚度300mm，區(qū)間左、右線線間距為13m。

1.2 地質(zhì)概況

場(chǎng)地范圍內(nèi)①1雜填土層、①2粘土層、①3淤泥質(zhì)粘土層、②1粘土層、②2淤泥層、②2淤泥質(zhì)粘土層、③2粉質(zhì)粘土層、⑤1粉質(zhì)粘土層、⑤3粉質(zhì)粘土層、⑥1粉質(zhì)粘土、⑥2粉質(zhì)粘土。地下潛水位埋深在地表以下0.5～1.0m；承壓水含水層主要為淺部第⑤3粘質(zhì)粉土微承壓含水層。隧道拱頂主要位于②2淤泥質(zhì)粘土層、③2粉質(zhì)粘土層、⑤1粘土層；隧道拱底主要位于④2粉質(zhì)粘土層、⑤1粘土層、⑤2粉質(zhì)粘土層。

2 計(jì)算模型

本次采用FLAC 3D有限元分析程序進(jìn)行計(jì)算，土的本構(gòu)模型采用彈塑性的摩爾庫(kù)倫模型，根據(jù)實(shí)際工況進(jìn)行三維建模，對(duì)盾構(gòu)區(qū)間在鐵路下方開(kāi)挖掘進(jìn)全過(guò)程進(jìn)行模擬。

3 計(jì)算結(jié)果分析

盾構(gòu)隧道通過(guò)鐵路下方的過(guò)程，在軟件中模擬為以下五個(gè)工況：

工況一：土體的初始應(yīng)力狀態(tài)；工況二：右線隧道通過(guò)鐵路下方；工況三：右線隧道貫通；工況四：左線隧道通過(guò)鐵路下方；工況五：雙線隧道貫通。

3.1 有限元計(jì)算結(jié)果

工況二：右線隧道掘進(jìn)至鐵路正下方時(shí)隧道正上方路基沉降最大為1.92mm（如圖1）。

工況三：右線隧道繼續(xù)掘進(jìn)，鐵路路基的沉降也隨之增大，沉降最大值出現(xiàn)在隧道右線的正上方，增大至3.35mm（如圖2）。

工況四：右線貫通后，左線繼續(xù)掘進(jìn)時(shí)最大沉降值為3.56mm，且沉降最大值由原先的右線隧道正上方向左偏移（如圖3）。

工況五：隧道雙線貫通時(shí)，最大沉降值為5.45mm，且沉降最大值由原先的右線隧道正上方向左偏移，出現(xiàn)在隧道左右線中間上方（如圖4）。

3.2 影響分析

在隧道開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)隧道開(kāi)挖過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在左、右線隧道及兩隧道中間布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降變形如圖5。

隨著隧道的開(kāi)挖時(shí)，先開(kāi)挖右線隧道，右線上方鐵路路基沉降最大，沉降變化趨勢(shì)亦是最大；左線開(kāi)挖時(shí)左線上方鐵路路基沉降變化趨勢(shì)最大，最大沉降量發(fā)生在左線和右線中間的上方測(cè)點(diǎn)。

右線隧道貫通時(shí)，鐵路最大沉降發(fā)生在其隧道正上方，約為-3.3mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距為4400mm，沉降差為0.7mm，相對(duì)差異沉降為0.00016；當(dāng)雙線貫通時(shí)最大沉降發(fā)生在8號(hào)點(diǎn)，最大沉降值為-5.44mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距為4400mm，最大沉降差為0.8mm，相對(duì)差異沉降為0.00018。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工，下穿高速鐵路，經(jīng)計(jì)算分析，盾構(gòu)隧道施工對(duì)鐵路的影響相對(duì)較小，引起最大沉降值5.45mm，最大沉降差為0.8mm，滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（2）最大沉降發(fā)生在鐵路與地鐵隧道交叉處，施工時(shí)隧道左、右線工期應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，盡量較少對(duì)鐵路的影響。

（3）盾構(gòu)施工施工過(guò)程中：嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，主要是在控制地層損失率以及盾構(gòu)推進(jìn)壓力上。盾構(gòu)通過(guò)后及時(shí)同步注漿，并注意控制同注漿的量與壓力。在管片上增設(shè)注漿孔、預(yù)埋注漿管，根據(jù)地質(zhì)和注漿情況，選擇合適的時(shí)機(jī)對(duì)隧道周邊一定范圍內(nèi)的地層進(jìn)行注漿加固。

（4）施工前與鐵路部門(mén)對(duì)接，該段鐵路在施工期間減速運(yùn)營(yíng)。施工過(guò)程中，進(jìn)行系統(tǒng)、全面的監(jiān)控量測(cè)，信息化施工，以策安全。

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